Адаптивний метод проектування програмного забезпечення
Вантажиться...
Дата
2018
Автори
Муляр, Ігор Володимирович
Лєнков, Євген Сергійович
Кушнірук, Сергій Леонідович
Жовнір, Сергій Миколайович
Muliar, I.V.
Kushniruk, S.V.
Zhovnir, S.M.
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Військовий інститут Київського національного університету імені Тараса Шевченка
Анотація
В статті запропоновано підхід до оптимального проектування і формування багатометодних стратегій пошуку найкращих варіантів у відповідності зі специфікою вирішуваних завдань.
Так як розробка програмного забезпечення набуває великого значення, потрібно проводити ефективне проектування на початкових етапах його життєвого циклу. Це дозволить ефективніше використовувати час, матеріальні та людські ресурси. Саме тому в роботі проведено аналіз напрямків підвищення ефективності процесів прийняття рішень при проектуванні складних програмних систем з можливістю перебудови. Визначені принципи адаптивної алгоритмізації задач оптимального проектування програмних систем з урахуванням динамічного та стохастичного характеру проектованої системи. З метою забезпечення гнучкості і адаптованості алгоритмічної бази оптимального проектування програмних систем пропонується використовувати компонентно-модульний підхід, заснований на структуризації оптимізаційних задач і алгоритмів їх вирішення.
Побудовані багаторівневі ітеративні схеми оптимального проектування програмних систем з можливістю координації проектних рішень на різних рівнях декомпозиції. Сформовані математичні моделі оптимального вибору структурі програмної системи та її окремих елементів при проектуванні програмних систем чи перебудові вже існуючих.
Запропонований метод формування адаптивного багатометодного середовища пошуку проектних рішень, що забезпечує побудову процедур структурного та параметричного синтезу різних класів за допомогою комплектування інваріантних структурних компонентів.
Розроблено структуру і склад бібліотеки модулів оптимального
проектування, що характеризуються наявністю груп взаємозамінних компонентів і можливістю формування різних за призначенням та інформаційної наповненості алгоритмів допомогою комбінацій-модулів.
Запропоновано організацію бази знань у вигляді сукупності системи фреймів, що містять відомості про структуру алгоритмічної бази та характеристиках оптимізаційних задач, а також набору правил комплексування модулів.
В статье предложен подход к оптимального проектирования и формирования многометодных стратегий поиска лучших вариантов в соответствии со спецификой решаемых задач. Так как разработка программного обеспечения приобретает большое значение, нужно проводить эффективное проектирования на начальных этапах его жизненного цикла. Это позволит более эффективно использовать время, материальные и человеческие ресурсы. Именно поэтому в работе проведен анализ направлений повышения эффективности процессов принятия решений при проектировании сложных программных систем с возможностью перестройки. Определены принципы адаптивной алгоритмизации задач оптимального проектирования программных систем с учетом динамического и стохастического характера проектируемой системы. С целью обеспечения гибкости и адаптируемости алгоритмической базы оптимального проектирования программных систем предлагается использовать компонентно-модульный подход, основанный на структуризации оптимизационных задач и алгоритмов их решения. Построенные многоуровневые итеративные схемы оптимального проектирования программных систем с возможностью координации проектных решений на разных уровнях декомпозиции. Сформированы математические модели оптимального выбора структуре программной системы и ее отдельных элементов при проектировании программных систем или перестройке уже существующих. Предложенный метод формирования адаптивной многометодной среды поиска проектных решений, обеспечивает построение процедур структурного и параметрического синтеза различных классов с помощью комплектования инвариантных структурных компонентов. Разработана структура и состав библиотеки модулей оптимального проектирования, характеризуются наличием групп взаимозаменяемых компонентов и возможностью формирования различных по назначению и информационной наполненности алгоритмов помощью комбинаций-модулей. Предложено организацию базы знаний в виде совокупности системы фреймов, содержащих сведения о структуре алгоритмической базы и характеристиках оптимизационных задач, а также набора правил комплексирования модулей. Ключевые слова: программная система, оптимальное проектирование, поиск проектных решений, база знаний.
The main purpose of this work is to develop a method of optimization at transmission of information through communication channels in their noisiness. For the efficient implementation of data transmission in single- and multi-user systems it is needed an adaptation of the scheme transmission to changing conditions of the channel. This project examines the problem of optimizing the parameters of many frequency channels communication in order to minimize the transmitter power required to achieve a certain speed of transmission. Practical implementation of this method leads to the necessity of useing discrete transmission speeds. This leads to the fact that the parameters of the actual data transfer scheme differ from the ideal solution of an optimization task, which leads to some increase in the required power of transmittor. Thus, one can expect increasing the efficiency of the adaptive system in case of using a set of encoding / modulation schemes with a small step speed that can be implemented on the basis of the concept of multilevel coding. Here was presented a new adaptive transfer method for single- and multiplayer system. In the case of a single-user system was used multilevel encoding, which made it possible to improve the accuracy of speed selection encoding / modulation for individual subchannels. In addition, the proposed method of evaluation a bandwidth (as well as spectral efficiency) of adaptive systems which can function in a channel conditions with random independent transmission coefficients, which allows to evaluate characteristics of the system in the area of small ratios of signal / noise. As for the multi-user system case, an adaptive method of power distribution, transmission speed and code division of the channel was proposed, which allowed get an energy gain of up to 3 dB compared to a similar system based on frequency division The method of compression of the generated information service of adaptive system is offered here as well. There is a theoretical lower limit for transmitter power in adaptive system that uses this algorithm. Behavior of the proposed adaptive system was analyzed with the temporary stochastic changes of it state. Also it were presented the results of simulation modeling that characterize the behavior of the proposed method of transmission in conditions of the local cable channel.
В статье предложен подход к оптимального проектирования и формирования многометодных стратегий поиска лучших вариантов в соответствии со спецификой решаемых задач. Так как разработка программного обеспечения приобретает большое значение, нужно проводить эффективное проектирования на начальных этапах его жизненного цикла. Это позволит более эффективно использовать время, материальные и человеческие ресурсы. Именно поэтому в работе проведен анализ направлений повышения эффективности процессов принятия решений при проектировании сложных программных систем с возможностью перестройки. Определены принципы адаптивной алгоритмизации задач оптимального проектирования программных систем с учетом динамического и стохастического характера проектируемой системы. С целью обеспечения гибкости и адаптируемости алгоритмической базы оптимального проектирования программных систем предлагается использовать компонентно-модульный подход, основанный на структуризации оптимизационных задач и алгоритмов их решения. Построенные многоуровневые итеративные схемы оптимального проектирования программных систем с возможностью координации проектных решений на разных уровнях декомпозиции. Сформированы математические модели оптимального выбора структуре программной системы и ее отдельных элементов при проектировании программных систем или перестройке уже существующих. Предложенный метод формирования адаптивной многометодной среды поиска проектных решений, обеспечивает построение процедур структурного и параметрического синтеза различных классов с помощью комплектования инвариантных структурных компонентов. Разработана структура и состав библиотеки модулей оптимального проектирования, характеризуются наличием групп взаимозаменяемых компонентов и возможностью формирования различных по назначению и информационной наполненности алгоритмов помощью комбинаций-модулей. Предложено организацию базы знаний в виде совокупности системы фреймов, содержащих сведения о структуре алгоритмической базы и характеристиках оптимизационных задач, а также набора правил комплексирования модулей. Ключевые слова: программная система, оптимальное проектирование, поиск проектных решений, база знаний.
The main purpose of this work is to develop a method of optimization at transmission of information through communication channels in their noisiness. For the efficient implementation of data transmission in single- and multi-user systems it is needed an adaptation of the scheme transmission to changing conditions of the channel. This project examines the problem of optimizing the parameters of many frequency channels communication in order to minimize the transmitter power required to achieve a certain speed of transmission. Practical implementation of this method leads to the necessity of useing discrete transmission speeds. This leads to the fact that the parameters of the actual data transfer scheme differ from the ideal solution of an optimization task, which leads to some increase in the required power of transmittor. Thus, one can expect increasing the efficiency of the adaptive system in case of using a set of encoding / modulation schemes with a small step speed that can be implemented on the basis of the concept of multilevel coding. Here was presented a new adaptive transfer method for single- and multiplayer system. In the case of a single-user system was used multilevel encoding, which made it possible to improve the accuracy of speed selection encoding / modulation for individual subchannels. In addition, the proposed method of evaluation a bandwidth (as well as spectral efficiency) of adaptive systems which can function in a channel conditions with random independent transmission coefficients, which allows to evaluate characteristics of the system in the area of small ratios of signal / noise. As for the multi-user system case, an adaptive method of power distribution, transmission speed and code division of the channel was proposed, which allowed get an energy gain of up to 3 dB compared to a similar system based on frequency division The method of compression of the generated information service of adaptive system is offered here as well. There is a theoretical lower limit for transmitter power in adaptive system that uses this algorithm. Behavior of the proposed adaptive system was analyzed with the temporary stochastic changes of it state. Also it were presented the results of simulation modeling that characterize the behavior of the proposed method of transmission in conditions of the local cable channel.
Опис
Ключові слова
програмна система, оптимальне проектування, пошук проектних рішень, база знань, multifrequency system, data transmission channel, adaptive separation
Бібліографічний опис
Адаптивний метод проектування програмного забезпечення [Текст] / І. В. Муляр, Є. С. Лєнков, С. М. Жовнір,С. Л. Кушнірук // Збірник наукових праць Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка.- 2018. - Вип. 61. - С. 124-135